考研水文地质学重点岩溶水简化版

岩溶作用------化学溶解、沉淀、水流冲蚀、重力崩塌、生物 溶蚀、机械破坏与沉积
典型岩溶地貌----地表：石林、孤峰、落水洞、波立谷等 （根据岩溶发育的位置） 地下：溶孔、溶洞、暗河等。 岩溶水（喀斯特水）：赋存和运移在岩溶化地层中的地下水。
化迅速，
空间上分布集中，时间分布不均匀，变 水质淡，易污染。
二、影响因素
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c
b
a
地下水的作用
不同构造开启程度岩溶含水系统中岩溶发育条件
1— 非可溶岩隔水层；2— 石灰岩；3— 导水断层；4— 不导水断层； 5— 潜水面；6— 地下水流线；7— 泉
石灰岩地区发育的溶洞中，钟乳、石笋、石柱
第二节 岩溶含水介质的演 化和分带性
一、岩溶发育的分异作用
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水平分带：
①河流中上游及远离河谷的分水岭地区，降水入渗后作垂直 运动，多发育垂直岩溶，如漏斗、落水洞、溶蚀竖井等。 ②到达地下水面以后，水流作水平运动，形成水平溶洞。多 出现溶蚀洼地、孤峰等。
2016-5-12 第三节 岩溶水的特征
• 岩溶水系统是一个能够通过水与介质相互作用不 断自我演化的动力系统； • 演化初期－快速发展－停滞衰亡阶段； • 不同演化阶段的岩溶水具有不同的特征；
岩溶水系统演变过程
与介质改造同步— — 四个过程
• 1、岩溶发育初期流动系统
• 2、局部岩溶水系统形成 • 3、岩溶水系统的袭夺 • 4、统一的地下水河系的形成
发育：垂直落水洞，溶斗，过水溶洞（无水）
常年有水地下河道
演变过程图示
岩溶水系统演变过程
乙河
岩溶发育初期 甲河
乙河 甲河
v局部岩溶水系统发育阶段
• 济南泉城— 世界著名：蕴育滋养了该城文明与发展 • 山西自北向南沿太行山脉的名泉：晋祠泉，娘子关 泉，洪山泉，郭庄泉，广胜寺胜泉，龙子祠泉，是山西 盆地的工农业发展的主要支柱 • 广西桂林山水甲天下，奇特岩溶景观 • 云南的路南石林，壮观与气势，让游人流涟忘返
山水甲天下的桂林
塔山
Hale Waihona Puke 烟雨漓江• 动态 — — 水位、水量、水温等要素随时间的变化 思考题－（仅考虑水位变化）： （1）与孔隙水、裂隙水比较，岩溶水的动态变化具有什 么特点？ （2）南方岩溶水与北方岩溶水比较，动态特征是什么？ • 动态特征 — — 变幅大、不稳定！ 岩溶化程度愈高，动态愈不稳定。为什么？
岩溶水动态曲线

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广西都安地苏地下 河系由一条主流， 十一条支流组成。 支流呈不对称的树 枝状分布，河系汇 水面积达1000平方 公里。枯水期流量 为4 m3/s，洪水 期流量为390m3/s。
隔水断层
断层 地下暗河
地下河系分水岭界限
广西地苏地下河系略图
二、岩溶发育和岩溶水赋存的优势方位
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二、影响岩溶发育的因素
• 气候----- 通过补给影响水流条件。 • 地形条件-有利于汇集降水的地方。 • 水文-------水流集中处溶蚀作用非常强烈。 • 岩性构造-岩溶发育的两个必要条件。 • 水交替条件--最活跃的因素，控制上述各因素。
可溶岩与非可溶岩相间分布时，在接近下伏非 可溶岩的界面上，可溶岩中岩溶格外发育。
水流不断集中从而构造成为岩溶水系统— — 地下河系化
•
在这样的过程中，中后期伴随着机械破坏过程
• 溶蚀破坏与失稳破坏--• 垮塌物质部分由水流携带而走
• 大型溶洞形成中机械破坏起重要作用 岩溶洞穴形成
溶洞的扩张示意图
l 介质改造过程 l 差异性溶蚀 l 地下河系化
溶蚀破坏与失稳破坏---
结构性缺水－
• 资源型缺水；水质性缺水； • 结构性缺水－天然水资源丰富、但因地质结构导致 地表常年性缺水
地下水位埋深大，地表水基本漏失
岩溶山区的分布的落水洞
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岩溶水特征产生的若干问题
西南岩溶地区的石漠化远景
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岩溶水特征产生的若干问题
v天旱季节时需要远徒跋涉运 水
v为解决当地饮用水修 建的水柜
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九马山
象鼻山
岩溶水的奇特又使人无可奈何— — 消极不利
n 华北的大多数煤层，下伏O2 灰岩水承压水头之高，带来开采 风险巨大
n 云南、广西、贵州省岩溶山 区，岩溶水位极低，缺水严重， 阻碍发展，生活赤贫现象 岩溶 区的库水渗漏，处理困难
n在基本建设中，地下施工，燧 道施工困难重重
云南石林
基本概念
岩溶（喀斯特）------水流与可溶岩石（主要是石灰岩、白云 岩及其他可溶性盐类岩石）相互作用（淋漓、冲刷、溶蚀）的 过程以及由此产生的地表地下地质现象组合。属于一种综合地 质作用。
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岩溶形态示意图 1—石林；2—溶沟；3—漏斗；4—落水洞；5—溶洞；6—暗河；7—钟乳石；8—石笋
石钟乳、石笋和石柱生成示意图
第一节 岩溶发育基本条件和影响 因素
一、岩溶发育的基本条件
发育的基本条件 （水与岩土两大类） 1、岩石的可溶性 可溶岩的成分与结构是控制岩溶发育的内因 溶解度：卤盐>硫酸盐>碳酸盐 碳酸盐岩：灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩； 结构：豹皮灰岩，生物碎屑灰岩，厚层状，薄层状 2、岩石的透水性 — — 裂隙发育（初始裂隙）→岩溶系统 断层发育决定了→溶洞形成 如，云南丘北六郎河有三条规模巨大的暗河流向六郎洞泉， 这三条暗河都是沿大断层发育的 3、水的侵蚀性— — ？ ？
土壤层
地下河管道
由表层岩溶带、浅部的岩溶管 道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、岩 溶裂缝和岩溶孔隙等多种岩溶 空隙介质体组成的多重复合体 系，具有高度的非均质性。
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岩溶介质中的地下水流动
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旱季情况下
雨季情况下
运动特征：层流与紊流共生、有压与无压共存、运动方向的不 同步（局部与整体不一致）、缺乏统一的区域地下水水位
1.厚层质纯灰岩分布区 2.断裂及其交汇部位 3.可溶岩与非可溶岩交接面附近 4.硫化矿床氧化带 5.河谷区深岩溶发育
二、岩溶发育和岩溶水赋存的优势方位
三、岩溶发育和岩溶水的分带性
垂直分带： 1、包气带（垂直入渗带）— — 最高地下水位以上 2、水位季节变动带（垂直水平交替带）— — 最高最低水 位之间地段 3、水平循环带— — 地下水位以下的饱水带 4、深部循环带— — 当地侵蚀基准面以下
三、岩溶水的补给、排泄与动态
排泄— — 北方岩溶水－集中以岩溶大泉形式排泄； 南方岩溶水－主要以地下暗河、泉、基流形式排泄。
地苏地下河 出口
地苏地下河出口 附近落水洞
南方的岩溶地下河排泄成为地表水之源
中国北方地区最大的岩溶泉－娘子关泉
• 共１１个泉眼。 • 属“自产自流”型水资源系
统。
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岩溶水的动态
二、岩溶水的运动特征
岩溶水系统空隙网络的强烈非均质的特性所决定：
岩溶管道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、 岩溶裂缝和岩溶孔隙等
岩溶结构图示
岩溶水运动特征： • 层流与紊流共存 • 有压与无压共存 • 统一水流、孤立水流并存 • 明流、伏流并存
运动特征图示
典型岩溶水系统结构概化图
岩溶沟谷
岩溶漏斗
地表水系 表层岩溶带
初始介质场 K0 K1
V0 K 小 V小 水流分散 V1
K2
V2
……….………
Kn
Vn K 大 V大 水流集中
从系统动力学角度-----正反馈过程
地下水流对介质的改造
过程
• 水流愈来愈集中在少数通道中，少数通道则优先发
展为溶洞
• 介质改造过程也称为差异性溶蚀改造过程，其结果
HCO3_Ca、Mg水（白云岩区） 3、与水交替强度有关：补给区低矿化；深部排 泄区M可达数克每升，水型转变为SO4_HCO3_Ca型 裸露型岩溶区：化学成分随雨量和流量变化呈有 规律的变化。 沉降盆地深部含水层中，M可达几十克每升，水 温达85~120℃。
六、岩溶水系统的圈定
是含水系统边界与地表水流域范围的结合 是地上与地下边界的结合
第十三章 岩溶水
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主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 质问题
岩溶发育基本条件和影响因素 岩溶含水介质的演化和分带性 岩溶水的特征 我国岩溶充水矿井主要水文地
岩溶对大多数人来说都不陌生，岩溶现象对许多人来说 是很神密的（含部分专业人员），岩溶现象的壮观奇特，岩 溶水的神出鬼末，有着积极的一面：
在横向上双重介质的双向流，造成水位面在不 同季节的变化：
运动特征：层流与紊流共生、有压与无压共存、运动方向的不 同步（局部与整体不一致）、缺乏统一的区域地下水水位
三、岩溶水的补给、排泄与动态
补给源— — 大气降水是岩溶水的主要、甚至是唯一的补 给源，基本来自上边界的各种补给，但表现多种方式。
补给条件： （1）面状补给或渗入式补给; （2）点状集中补给— 灌入式；入渗系数大（60— 80% 南方，北方30%） （3）南方岩溶地下水与地表水常常互为一体，互为转 换，相互补给。
岩溶水系统演变过程
乙河
乙河
岩溶水系统的袭夺 甲河
甲河 统一地下河系的形成
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岩溶水系统演变过程
• 结果 1、介质改造愈强烈，机械破坏也愈强 2、介质改造后，地下岩体中出现各种规模洞穴 3、地表形成溶斗，落水洞以及各种规模的洼地， 汇集降水 4、介质导水能力增加，地下水位总体下降，水 面以上岩体或洞穴失去进一步发展的水动力条件 5、地下河系发生袭夺，河系归并，地下河系的流 域不断扩大
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实例----太原西山岩溶水系统边界
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岩溶水特征产生的若干问题
五、岩溶水的埋藏条件分类
1、裸露型岩溶水 以潜水为主。